Seguramente han escuchado de la serie de Netflix El Problema de los 3 cuerpos. Si bien está basado en un libro, el problema de los 3 cuerpos es un problema muy popular en la astronomía y aparece cuando tres cuerpos en el espacio empiezan a querer orbitarse el uno al otro. Cuando esto sucede el CAOS reina. Los astrofísicos aún no encuentra solución a este problema aunque no quiere decir que no estén haciendo intentos grandes por resolverlo.
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00:00Hola soy Aldo, seguramente has escuchado de la serie de Netflix el problema de los tres cuerpos y pensaste
00:06¿Será algo como tres cuerpos van en un tren a 300 kilómetros por hora?
00:11pero no se trata de eso, el problema de los tres cuerpos es un problema muy popular en la astrofísica
00:17lo hemos tocado ya en un vídeo anterior en el que también hablamos sobre los puntos de la grancha
00:21pero ahí lo abordamos brevemente, ¿quieren saber qué consiste? y ¿quieren saber cuáles son las posibles soluciones para esto?
00:28Quédense para averiguarlo. Ah, este es un vídeo sin spoilers por si acaso, así que tranquilos
00:49Antes de empezar, gente de México, quería contarles que voy a estar este 17 de mayo en el evento más grande de tecnología e innovación del sureste
00:57Yucatán I-6, para hablarles del espacio y la exploración espacial
01:01espero encontrarlos por ahí, las entradas van a estar a la venta muy pronto, así que atentos a la página del evento
01:06Ahora sí, al vídeo. Para empezar, como muchos ya sabrán, el problema de los tres cuerpos, la serie de Netflix
01:11está basada en una novela de ciencia ficción del escritor chino Liu Zixin
01:16la obra de Zixin fue la primera novela de un escritor asiático en ganar un premio Hugo a la mejor novela
01:21Pero esa es la primera parte de una trilogía que en conjunto recibe el nombre de
01:26Recuerdo del pasado de la tierra. La segunda parte se llama el bosque oscuro que entre otras cosas presenta una nueva posible solución a la
01:33paradoja de Fermi y del cual hemos hecho todo un vídeo con el mismo título
01:37se los dejo ahí en recomendados por si no lo han visto. El tercer libro es el titulado el fin de la muerte
01:42Los libros son buenísimos, así me dijo mi mamá
01:45No he tenido tiempo, pero los voy a leer y prometo hacer un vídeo al respecto
01:49En el futuro. La serie si la he visto y no les voy a hacer spoilers como les dije al principio
01:54sólo que hay un cameo de una señal muy conocida en el campo de la astronomía
01:58pero si puedo decirles de qué trata básicamente
02:01bueno esto es sacado de Netflix por si no lo han visto
02:04trata de un pasado presente y futuro ficticio en el que la tierra se encuentra con una civilización extraterrestre
02:09procedente de un sistema cercano de tres estrellas similares al sol que orbitan entre sí
02:13es un ejemplo del problema de los tres cuerpos en la mecánica orbital. En resumen
02:18de la serie si vamos a hacer un vídeo en el futuro será en el canal personal o seguramente aquí por algún directo. Ahí vemos
02:24primero tengo que ponerme al día con One Piece. Ahora sí, entremos en materia
02:29como un repaso el problema de los tres cuerpos básicamente se refiere a la dificultad de predecir el movimiento
02:35exacto de tres cuerpos celestes que están bajo la influencia de sus atracciones gravitatorias
02:40¿Cómo así? ¿Por qué tres y no dos? Pues según la mecánica clásica cuando la gravedad atrae dos objetos
02:46los resultados potenciales son simples. Los objetos podrían acercarse unos a otros o podrían entrar en una órbita elíptica
02:54alrededor de un centro de masa compartido
02:57Isaac Newton pudo escribir ecuaciones que explicaban estos movimientos en el siglo 17
03:03pero si una estrella se acerca a un par de estrellas que ya orbitan entre sí todo se va al caracol
03:08Caracol, caracol sí. Esta estrella intrusa podría pasar de forma predecible
03:13pero también podría introducirse en el baile gravitatorio de las estrellas que ya estaban tranquilamente danzando entre ellas
03:20iniciando con esto un periodo de giros raros que podrían durar momentos o años
03:25y este movimiento extraño no se calma hasta que una de las tres estrellas se aleja de las otras dos
03:31cuando esto pasa se presentan dos posibles escenarios
03:34si la estrella invasora tiene suficiente energía se escapará dejando a la pareja seguir bailando tranquilamente
03:39o si no es así ese tercer objeto se alejará un momento y luego regresará para hacer desestabilizar a la pareja nuevamente
03:47e iniciar otro episodio de caos
03:50imaginen lo que le pasaría a un planeta que esté en el medio de este caos
03:53no sólo las sombras vendrían en tríos, los soles se eclipsarían continuamente y los amaneceres y atardeceres serían variables
03:59sino que la continuidad de la vida no sería posible
04:03si es que el planeta cumpliera con las condiciones para ser habitable, claro, ¿por qué?
04:07porque al no haber estabilidad en las órbitas de las estrellas
04:10estarían constantemente en peligro de que uno de los cuerpos se acercara demasiado como para calcinarlos o engullir el planeta y toda forma de vida desapareciera
04:19pero ni siquiera tendrían que estar tan cerca para matar a los seres que estén allí
04:22es posible que la interacción gravitatoria sea tan caótica que no puedan permanecer estables
04:28los habitantes de este mundo no tendrían tiempo de vivir para desarrollar una civilización tranquilamente
04:33y si una civilización inteligente se llegara a desarrollar y con su ciencia se dieran cuenta de que van a morir dentro de unos años inevitablemente
04:40probablemente intentarían concentrar sus esfuerzos en desarrollar tecnología para escapar y buscar un lugar más estable
04:47bonito, ¿no?
04:49mientras que el movimiento de dos cuerpos bajo la influencia gravitatoria puede ser descrito con ecuaciones relativamente sencillas
04:55si introducimos un tercer cuerpo en el sistema se genera un nivel de complejidad tal
05:00que hace que el sistema sea caótico e impredecible a largo plazo
05:04este caos se debe a la sensibilidad del sistema en sus condiciones iniciales
05:08la cual es una propiedad que significa que incluso las más mínimas variaciones en la posición o velocidad de cualquiera de los cuerpos
05:15pueden llevar a grandes diferencias en su evolución futura
05:18pero el problema de los tres cuerpos no solo se queda en la mecánica clásica sino que aparece también en la mecánica cuántica
05:24como se puede observar por ejemplo en un átomo de helio en la forma como interactúan su núcleo y sus dos electrones
05:30al igual que en el problema de los cuerpos celestes la forma de comportarse de los elementos del átomo de helio no presenta una solución exacta
05:37lo que demuestra que la complejidad en sistemas de tres cuerpos a través de diferentes ámbitos físicos es universal
05:44pero a pesar de esta complejidad existen ciertos modelos en la física clásica y cuántica que presentan leyes de interacción que permiten soluciones
05:52analíticas para los sistemas de tres cuerpos pero solo son analíticas no resuelven el problema real y la cosa se complica más en el
06:00contexto de la relatividad general
06:02cuando los cuerpos están cerca de campos gravitacionales intensos como los agujeros negros
06:06en este caso existe hasta un problema de dos cuerpos que no puede resolverse de manera analítica y rigurosa
06:12como vimos en el anterior vídeo sobre este tema el enigma del problema de los tres cuerpos ha desafiado a los físicos y astrónomos
06:18durante siglos y se podría decir que es uno de los problemas más persistentes y fascinantes en el campo de la astrofísica
06:24en el siglo 19 el matemático francés Henry Poincaré hizo contribuciones fundamentales
06:29al demostrar que no existen soluciones generales simples para este problema
06:33el aporte de Poincaré sentó las bases para el desarrollo de la teoría del caos
06:37sin duda alguna es como un aliciente para los físicos y matemáticos quienes siguen
06:41impulsados a buscar métodos que puedan ofrecer alguna forma de predicción o comprensión de este problema
06:47en los últimos años se ha avanzado significativamente en la aproximación a una solución desde un punto de vista estadístico y probabilístico
06:55¿cómo así? pues en lugar de intentar predecir el resultado exacto de una interacción específica de tres cuerpos
07:01los científicos han comenzado a explorar cómo predecir el rango de posibles resultados para un gran número de interacciones
07:08y es este enfoque el que ha permitido a los investigadores
07:11establecer estadísticas sobre varios de los inconvenientes que presenta este problema como por ejemplo la probabilidad de que un cuerpo se ha expulsado al sistema bajo
07:18diferentes circunstancias con sólo utilizar la información general sobre las masas, energía y momento angular colectivo de los tres cuerpos
07:25además para profundizar en este análisis los físicos han ido más allá del marco familiar del espacio tridimensional
07:31para adentrarse en un dominio abstracto que han llamado espacio de fases
07:35este es un espacio de 21 dimensiones que encapsula todas las posibles configuraciones de los tres cuerpos
07:42considerando posición, velocidad y masa para cada uno
07:45dentro de este espacio un evento específico de tres cuerpos se representa como un punto que traza una trayectoria a través de distintas configuraciones
07:51a lo largo del tiempo
07:53dentro de este marco la naturaleza caótica de estas interacciones se convierte en una ventaja ya que permite a los científicos calcular
08:00estadísticamente los posibles destinos de los cuerpos de manera que puedan mapear el volumen dentro del espacio de fases que corresponde al movimiento caótico
08:08gracias a este modelo se logró visualizar y definir con claridad el volumen del espacio caótico
08:12superando las limitaciones que habían tenido otros enfoques anteriores
08:16desde que se hizo esto varios grupos de investigadores han visualizado el volumen del espacio caótico de diferentes maneras hasta llegar a un modelo
08:23definitivo presentado en el 2019 en la revista nature que eliminó sus posiciones pasadas
08:27para construir el modelo de tres cuerpos más preciso y matemáticamente riguroso hasta la fecha
08:32según los científicos que crearon este modelo no se puede hacer un modelo mejor que éste solo idear un modelo diferente
08:39y eso es exactamente lo que hizo Barth Kohl
08:42físico de la universidad hebrea
08:44anteriores investigaciones se habían centrado en los límites de esa región caótica
08:47un lugar donde los sistemas de tres cuerpos pasan del caos al movimiento regular expulsando a un cuerpo
08:53Pero Kohl propuso una nueva perspectiva al estudiar un agujero metafórico en el volumen caótico
08:59donde es más probable que ocurra la transición de un estado caótico a un movimiento regular
09:04resultando en la expulsión de uno de los cuerpos
09:06esta idea sugiere que las dinámicas que producen la salida de los cuerpos del sistema
09:10son fundamentales para entender el problema estadístico de los tres cuerpos y ofrecen una nueva manera de predecir el comportamiento de este sistema
09:17Kohl introdujo también el concepto de
09:20absortividad caótica una ecuación que captura las probabilidades de que una pareja estelar tranquila se vuelva caótica si se les acerca una tercera estrella
09:28esta ecuación abre la posibilidad de responder cualquier pregunta estadística sobre el sistema de tres cuerpos
09:34proporcionando pronósticos precisos sobre la expulsión de miembros y las características de las órbitas resultantes
09:39y lo que hizo Kohl no es cualquier cosa
09:42simulaciones realizadas por diferentes investigadores han demostrado la precisión de la teoría de Kohl al predecir con éxito
09:47las probabilidades de expulsión en sistemas de tres cuerpos con masas desiguales
09:52estos resultados son prometedores e indican que el marco de Kohl podría ofrecer las previsiones estadísticas
09:57más precisas para el problema de los tres cuerpos hasta la fecha sin embargo aún quedan desafíos significativos como la descripción precisa de la función
10:05de la mencionada
10:06absortividad caótica y su aplicación a pronósticos más específicos como las formas de las órbitas elípticas
10:11de los pares de estrellas que quedan después de un encuentro caótico
10:15ahora estas no son las únicas soluciones propuestas hay más muchas más ni se imaginan cuántas
10:22quizás sí porque puse el número en la miniatura o si cambié la miniatura
10:27entonces no van a saberlo ah si se preguntan por qué a veces cambio las miniaturas
10:31es para favorecer al algoritmo pero bueno cuántas cuantas suelten un número al azar
10:36un millón
10:38un millón el otro bueno está un poco lejos pero también es grande en el año 2017 se revelaron
10:441.223 soluciones nuevas al problema de los tres cuerpos pero el año pasado
10:48científicos de la universidad de sofía en bulgaria
10:50descubrieron más de 12.000 órbitas viables adicionales
10:54para lograr esto los científicos emplearon una supercomputadora e implementaron una versión avanzada del algoritmo usado en el estudio del 2017
11:02dándoles el resultado de 12.392 soluciones nuevas y no sólo eso los científicos afirmaron en aquel entonces que con tecnología más
11:10avanzada podrían identificar hasta cinco veces más soluciones
11:14ahora estas soluciones se caracterizan por comenzar con los tres cuerpos en reposo para luego ser atraídos entre sí por la gravedad
11:21acercándose hasta que la disminución de su velocidad provoca que se detengan y luego se atraigan de nuevo
11:26según los investigadores este ciclo continuaría indefinidamente en ausencia de fricción
11:31de ser esto cierto se ampliará enormemente nuestra comprensión de las dinámicas de los cuerpos en el espacio
11:36Pero la estabilidad de estas órbitas bajo condiciones reales incluyendo la influencia de otros cuerpos
11:42aún está por determinarse estas configuraciones orbitales son de gran importancia para la astronomía
11:47ya que ofrecen modelos para entender cómo los cuerpos celestes como estrellas planetas y lunas pueden coexistir en órbitas estables
11:54además de proporcionar nuevas herramientas para la predicción de eventos en sistemas de tres cuerpos los esfuerzos conjuntos por intentar resolver este problema
12:01también están impulsando investigaciones en áreas relacionadas
12:05por ejemplo está fomentando el estudio de sistemas más complejos que involucran cuatro o más cuerpos lo que podría llevar a una comprensión
12:12aún más profunda de los fenómenos astronómicos
12:15los avances también están inspirando a los investigadores a explorar configuraciones especiales
12:19dentro de estos sistemas como los que podrían surgir en ciertos tipos de órbitas o de alineaciones diferentes
12:25sí aquí hay mucho en juego y eso que no hemos mencionado que uno de los desafíos que persisten en el estudio del problema de
12:30los tres cuerpos es la incorporación de efectos adicionales que pueden influir en la dinámica del sistema como las fuerzas de marea y las
12:37interacciones relativistas pero a medida que los modelos se vuelvan más sofisticados y puedan incluir estas complejidades
12:43las predicciones se volverán más precisas y relevantes para una gama más amplia de situaciones astrofísicas
12:49si como pueden ver la investigación en este campo está lejos aún de concluir
12:54con cada avance surgen nuevas preguntas y desafíos que impulsan la búsqueda de conocimiento
12:58sin duda alguna el progreso en la solución del problema en los tres cuerpos
13:02refleja el deseo humano de entender el universo a un nivel más profundo gracias a la combinación de teoría matemática
13:08simulaciones computacionales y observaciones astronómicas los científicos están avanzando en desentrañar los misterios de la dinámica celeste
13:15acercándonos cada vez más a comprender la vasta y compleja orquesta del cosmos
13:21y bueno hasta aquí este vídeo no se olviden que estaré en yucatán y seis espero encontrarlos ahí
13:26las entradas van a estar a la venta muy pronto así que atentos a la página del evento que se los voy a dejar en la
13:31descripción ahora sí me voy a saber aquí abajo en los comentarios qué piensas de este problema
13:36estás viendo la serie netflix
13:38leíste el libro crees que nos van a conquistar los aliex si no sabes qué comentar que sabes comenta cualquier cosa para favorecer al autoritmo
13:47por mí eso ha sido todo gracias por ver este vídeo hasta la próxima